內(nèi)部沸騰法提取香菇多糖的工藝優(yōu)化

陳曉光，韋藤幼，彭夢(mèng)微，童張法*

(廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧 530004)

內(nèi)部沸騰法提取香菇多糖的工藝優(yōu)化

陳曉光，韋藤幼，彭夢(mèng)微，童張法*

(廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧 530004)

目的：為加快香菇多糖的提取速率，提高浸膏中香菇多糖的含量。方法：采用內(nèi)部沸騰法提取香菇多糖，采用少量的乙醇潤(rùn)濕物料使多糖溶出，然后加入熱水讓物料內(nèi)部的乙醇沸騰，快速把多糖提取出來(lái)。結(jié)果：在乙醇體積分?jǐn)?shù)為20%、提取用熱水量為物料的25倍及熱水溫度在90℃時(shí)，提取過(guò)程在5min完成，提取液經(jīng)濃縮與醇沉，香菇多糖的提取率為5.05%，浸膏中香菇多糖含量為51.6%。結(jié)論：與傳統(tǒng)法相比，新的提取方法的多糖提取率提高0.18%、浸膏中多糖含量提高10.2%，整個(gè)提取時(shí)間縮短85min。內(nèi)部沸騰法用于提取香菇多糖優(yōu)勢(shì)明顯。

內(nèi)部沸騰法；香菇多糖；提取

香菇(Lentinus edodes)是最常見(jiàn)的食用菌之一，其營(yíng)養(yǎng)豐富，多糖為其主要有效成分。研究表明，香菇多糖具有廣泛的藥理活性，如免疫調(diào)節(jié)作用、抗腫瘤、抗衰老、護(hù)肝以及作為L(zhǎng) A K細(xì)胞活性向上調(diào)節(jié)劑(LURA)等作用，且毒副作用很小[1-2]。目前，香菇多糖傳統(tǒng)提取方法工藝有熱水浸提法[3]、稀酸浸提法[4]、稀堿浸提法[5]等。熱水浸提法提取時(shí)間長(zhǎng)、雜質(zhì)多且只能提取胞外多糖，稀酸浸提法易引起糖苷鍵斷裂，稀堿浸提法提取的多糖中雜質(zhì)較多、易導(dǎo)致多糖水解。一些現(xiàn)代提取方法如酶法提取[6-7]、超聲波[8-9]、微波輔助浸提法[10-11]等，雖然能夠同時(shí)提取胞內(nèi)和胞外多糖，但是酶法提取需要進(jìn)行高溫滅活及酶的成本較高，超聲波、微波輔助提取由于設(shè)備昂貴、安全性差等因素，很難實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

文獻(xiàn)[12]提出了內(nèi)部沸騰提取植物有效成分的方法，該方法是先用少量乙醇溶劑充分潤(rùn)濕被提物料，然后迅速加入一定溫度的提取液，使?jié)B透到物料內(nèi)部的乙醇發(fā)生汽化，發(fā)生內(nèi)部沸騰，強(qiáng)化提取過(guò)程。本實(shí)驗(yàn)采用內(nèi)部沸騰法提取大分子物質(zhì)——香菇多糖，優(yōu)化提取工藝，為開(kāi)發(fā)以香菇為資源的綠色保健型功能食品提供技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香菇購(gòu)于南寧超市，產(chǎn)地廣西百色市，30℃烘干后粉碎至60～80目；葡萄糖(AR，比旋光度[α]20D：+52.5°～+53.0°)、乙醇(AR)、苯酚(AR) 廣東汕頭市西隴化工廠；濃硫酸(AR) 廉江市愛(ài)廉化劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-2102 PC型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 尤尼柯(上海)儀器有限公司；HS-4精密恒溫浴槽 成都儀器廠；凱式定氮裝置 自制。

1.3 方法

1.3.1 香菇多糖提取工藝流程

1.3.2 內(nèi)部沸騰法提取香菇總糖

稱取5g香菇粉末，用5mL一定體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液均勻潤(rùn)濕30min，使乙醇溶液充分滲透物料；迅速加入一定量的某溫度的水，提取一定時(shí)間后，過(guò)濾，取少量的濾液，用苯酚-硫酸法測(cè)定粗多糖含量。

按單因素試驗(yàn)法，分別在熱水溫度90℃、10倍水用量提取5min條件下測(cè)定乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)香菇總糖提取率的影響；在熱水溫度90℃、5mL 20%乙醇潤(rùn)濕的條件下測(cè)定水用量(提取5min)和提取時(shí)間(25倍用水量)對(duì)香菇總糖提取率的影響；及在用5mL 20%乙醇潤(rùn)濕、25倍用水量及提取5min情況下確定最佳的提取溫度。

1.3.3 傳統(tǒng)煎煮法提取香菇總糖

為與內(nèi)部沸騰提取法對(duì)比，取5g香菇粉末，加入125mL水，加熱回流2h，過(guò)濾，取少量的濾液，用苯酚-硫酸法測(cè)定粗多糖含量。

1.3.4 醇沉法制備香菇多糖

分別將內(nèi)部沸騰法和傳統(tǒng)法得到的提取液的體積濃縮到被提物料的1.2倍，然后加入95%乙醇使?jié)饪s液中的乙醇含量為7 5%，靜置，醇沉過(guò)夜，過(guò)濾，50℃真空干燥，取少量粗浸膏分析多糖含量，確定最佳的含醇量。

1.4 分析方法

1.4.1 總糖含量的測(cè)定

采用苯酚-硫酸法[13]，精密稱取105℃干燥至質(zhì)量恒定的無(wú)水葡萄糖14.8mg，置100mL容量瓶中，加水溶解并稀釋至刻度，搖勻。分別取0、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8mL，加水補(bǔ)充至2.0mL，再加1mL 5%苯酚溶液，迅速加入濃硫酸5mL，搖勻，靜置20min冷卻至室溫，以蒸餾水為空白，在490nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程為：Y =0.006X＋0.032，R2=0.9991，線性范圍：0～266.4μg。

1.4.2 還原糖含量的測(cè)定

采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)比色法測(cè)定[14]，精密稱取105℃干燥至質(zhì)量恒定的無(wú)水葡萄糖102.0mg，分置100mL容量瓶中，加水溶解并稀釋至刻度，搖勻。分別取0、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45mL于試管中，用去離子水補(bǔ)足至0.50mL，再加入0.5mL的DNS溶液于試管中，混勻，沸水中加熱5min后冷卻，每管再加入4mL去離子水，搖勻后以空白管為對(duì)照，于540nm處測(cè)定其吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程為：Y=0.0028X－0.0165，R2=0.9991線性范圍：0～459μg。

1.4.3 香菇多糖含量的計(jì)算[15]

香菇多糖的含量計(jì)算如下：

式中：Y、C1及C2分別是香菇多糖、總糖及還總糖的含量/%；0.9為還原糖換算為多糖的系數(shù)[16]。

1.4.4 浸膏中蛋白質(zhì)含量的計(jì)算

醇沉后的蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法[17]測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 內(nèi)部沸騰法中提取單因素對(duì)香菇總糖收率的影響

2.1.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)總糖提取率的影響

圖1 內(nèi)部沸騰法提取過(guò)程中乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)香菇總糖提取率的影響Fig.1 Effect of ethanol concentration on extraction rate of total sugar during inner ebullition extraction

圖1是不同解吸劑乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)香菇總糖提取率的影響?？梢钥闯?，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的變化總糖提取率先增后減，在20%達(dá)到最大值。根據(jù)相似相容的原則，60%～80%的乙醇溶液滲透植物細(xì)胞及解吸有效成分的能力是最好的，文獻(xiàn)[9]給出的最佳解吸劑乙醇體積分?jǐn)?shù)為80%，但由于在高體積分?jǐn)?shù)乙醇下，多糖溶解度很小，解吸不充分，所以，乙醇體積分?jǐn)?shù)過(guò)高，提取率下降。但乙醇體積分?jǐn)?shù)低于20%，物料內(nèi)部乙醇少，內(nèi)部沸騰不夠強(qiáng)烈，維持時(shí)間也短，提取率也低。

2.1.2 提取溫度對(duì)總糖提取率的影響

圖2 內(nèi)部沸騰法提取過(guò)程中提取溫度對(duì)香菇總糖提取率的影響Fig.2 Effect of extraction temperature on extraction rate of total sugar during inner ebullition extraction

圖2是在解析劑乙醇體積分?jǐn)?shù)20%條件下，不同提取溫度對(duì)總糖提取率的影響。由圖2可知，90℃為最佳溫度。20%乙醇的共沸點(diǎn)87.1℃，當(dāng)物料的溫度高于87.1℃，物料內(nèi)部的乙醇產(chǎn)生沸騰，提取過(guò)程為對(duì)流擴(kuò)散，當(dāng)物料的溫度低于87.1℃，物料內(nèi)部的乙醇不沸騰，提取過(guò)程為分子擴(kuò)散。所以溫度低于87.1℃時(shí)由于擴(kuò)散速度慢，在5min內(nèi)提取不完全。但溫度高于90℃時(shí)，物料內(nèi)部沸騰過(guò)快，對(duì)流擴(kuò)散維持時(shí)間太短，另一方面，由于多糖分子大，擴(kuò)散遷移速度較慢，所以對(duì)流擴(kuò)散的過(guò)早結(jié)束導(dǎo)致了提取率的下降。

2.1.3 提取時(shí)間對(duì)總糖提取率的影響

圖3 內(nèi)部沸騰法提取過(guò)程中提取時(shí)間對(duì)香菇總糖提取率的影響Fig.3 Effect of extraction time on extraction rate of total sugar during inner ebullition extraction

從圖3可以看出，內(nèi)部沸騰過(guò)程提取速度很快，只要提取5min，香菇總糖的提取率已趨向恒定。通常，對(duì)流擴(kuò)散的速度要比普通分子擴(kuò)散速度快100倍，所以內(nèi)部沸騰的提取速度是最快的。

2.1.4 用水量對(duì)總糖提取率的影響

從圖4可以看出，香菇總糖的提取率隨用水量的增加而慢慢趨向恒定。這是因?yàn)殡S著用水量的增加，殘留在物料內(nèi)部的糖減少，提取率升高，當(dāng)用水量到達(dá)為物料的25倍后，提取率上升已不明顯。最佳的用水量為物料的25倍。

圖4 內(nèi)部沸騰法提取過(guò)程中用水量對(duì)香菇總糖提取率的影響Fig.4 Effect of water amount on extraction rate of total sugar during inner ebullition extraction

2.2 內(nèi)部沸騰法與傳統(tǒng)煎煮法的比較

表1 內(nèi)部沸騰法與傳統(tǒng)法的比較(n=3)Table 1 Comparison between inner ebullition and traditional decoction for extracting polysaccharides from shiitake mushroom

表1是內(nèi)部沸騰法與傳統(tǒng)煎煮法的比較，從表中可以看出：1)內(nèi)部沸騰法總的提取時(shí)間為35min(加上乙醇解吸30min)，比傳統(tǒng)法少85min；2)內(nèi)部沸騰提取的總糖提取率比傳統(tǒng)法高2.72%，這是由于內(nèi)部沸騰提取比較充分，各種糖的提取均比較完全；3)經(jīng)醇沉后，內(nèi)部沸騰多糖的提取率比傳統(tǒng)法高0.18%，兩種方法多糖的提取都比較完全；4)經(jīng)醇沉后，內(nèi)部沸騰法得到的多糖的含量比傳統(tǒng)法高10.2%，主要原因是由于內(nèi)部沸騰法縮短提取時(shí)間，一些非糖雜質(zhì)如蛋白質(zhì)、色素、鞣酸等的提出量降低所致，如表中給出的測(cè)定結(jié)果，由內(nèi)部沸騰法提取的粗浸膏中蛋白質(zhì)含量比傳統(tǒng)煎煮法低2.2%。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)采用內(nèi)部沸騰法提取香菇多糖，確定最佳提取工藝條件為解吸劑乙醇體積分?jǐn)?shù)20%、提取用水量為物料的25倍、提取時(shí)間(包括解析30min)35min、提取溫度90℃，在此條件下，香菇多糖提取率為5.05%，浸膏多糖含量可以達(dá)到51.6%，比傳統(tǒng)煎煮法高10.2%。可見(jiàn)，內(nèi)部沸騰的提取方法，完全適合于植物多糖的提取，為多糖的提取的提供了一種高效安全的提取方法。

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Process Optimization for Extraction of Polysaccharides from Polysaccharides from Shiitake Mushroom by Inner Ebullition

CHEN Xiao-guang，WEI Teng-you，PENG Meng-wei，TONG Zhang-fa*
(School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China)

Objective: To accelerate and enhance the extraction of polysaccharides from shiitake mushroom by inner ebullition.Methods: A small amount of ethanol was used to wet the raw material for the dissolution of polysaccharides, and a given volume of hot water was then added to boil ethanol entering the raw material, resulting in rapid extraction of polysaccharides. Results:The maximum extraction of polysaccharides was obtained by wetting with 20% ethanol followed by 5 min extraction with a 25-fold volume of 90 ℃ hot water. The extraction yield and purity of polysaccharides obtained after concentration and subsequent ethanol precipitation was 5.05% and 51.6%, respectively. Compared to the traditional decoction method, the optimized method displayed an increase in polysaccharide yield purity respectively by 0.18% and 10.2% and a reduction in extraction time by 85 min. Conclusions: Inner ebullition has distinctive advantages in extracting polysaccharides from shiitake mushroom.

inner ebullition；polysaccharides；extraction

TQ018

A

1002-6630(2011)10-0031-04

2010-07-23

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃課題(桂科能05112001-3A6)

陳曉光(1981—)，男，博士研究生，研究方向?yàn)榛居袡C(jī)化工。E-mail：chen_007051@sina.com

*通信作者：童張法(1963—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)榛瘜W(xué)工程基礎(chǔ)和精細(xì)化工應(yīng)用。E-mail：zhftong@sina.com